高岭石/聚丙烯酰胺插层复合物的制备与表征

The kaolinite-polyacrylamide intercalation compound was prepared first by the displacement reaction of the kaolinite-formamide intercalation precursor with 30% acrylamide ethanol solution, and then the polymerization under 140℃ for 15h with the catalysis of dibenzoyl peroxide. The XRD analyses showed that the basal spacings of kaolinite-acrylamide intercalation compound and kaolinite-polyacrylamide compound were 1.135nm and 1.144nm respectively. The kaolinite-polyacrylamide compound was able to resist to 30-min washing with water, but the kaolinite-acrylamide compound was unstable during washing. FT-IR proved that the hydrogen bonds were formed between kaolinite Si-O group and polyacrylamide NH group and between kaolinite inner surface hydroxyl and polyacrylamide C=O group, and that parts of NH group keyed into the kaolinite ditrigonal hole. TG and DTG analysis proved that kaolinite-polyacrylamide was stable under 350℃. A net weight loss of 16.63% between 370℃～500℃ is due to the removal of intercalated polyacrylamide from the interlamellar space of kaolinite. These results clearly indicate that acrylamide has been intercalated into the layers of kaolinite and was polymerized in-situ.Based on the TG data, the formula of the kaolinite-polyacrylamide intercalation compound, Al₂Si₂O₅(OH)₄?CH₂CHCONH₂?_0.736, can be calculated.     

高岭石插层效率评价

用基于X射线衍射分析(XRD)的插层率、基于热重分析(TGA)的热失重率和基于红外光谱分析(FTIR)的3 600 cm^-1谱带与3 700 cm^-1谱带强度比值对高岭石/二甲基亚砜(DMSO)插层复合物和高岭石/N-甲基甲酰胺(NMF)插层复合物的插层效率进行了综合评价。结果表明,当插层反应进行到1、6和25 d,高岭石/DMSO的插层率分别为5%、52%和89%;而高岭石/NMF的插层率则分别为93%、94%和95%。与此同时,高岭石/DMSO的热失重率分别为1.06%、8.06%和17.46%;而高岭石/NMF的失重率分别为6%、6.5%和14.2%。在红外光谱图中,高岭石/DMSO复合物的3 600与3 700 cm^-1带强度比分别为1.03,1.141和1.628,而高岭石/NMF复合物分别为1.403,1.433和1.612。3种评价方法显示很好的一致性,相对而言,在插层作用的初期,XRD方法比较灵敏,而在插层作用的后期,TGA和FTIR方法则显得更为灵敏和有效。     

直接置换插层法0.85 nm水合高岭石的制备

以高岭石/尿素插层复合物作为中间相,利用简单的直接置换插层法制备了d001=0.85 nm的水合高岭石。利用X射线衍射、红外光谱、扫描电镜表征处理前后高岭石结构与形貌的变化。结果表明:尿素插层后的高岭石层间距从d001=0.72 nm增大到d001=1.08 nm,经不同温度酸洗或水洗后,插层复合物转变成层间有水分子的水合高岭石(d001=0.85 nm),且高岭石晶粒厚度明显从约25 nm减小到约10 nm。在高温条件下形成的水合高岭石含量最高,90℃水洗时d001=0.85 nm水合高岭石的转化率接近70%,这种水合高岭石具有进一步的置换插层能力,是一种制备其他高岭石插层复合物很好的前驱体。与乙二醇形成d001=1.10nm乙二醇/高岭石插层复合物,其置换率达到100%。     

PEG在微波诱导下对高岭石插层及剥片的研究

利用微波能量，快速制备了高岭石/DMSO插层复合物，并以其为前驱体，在熔融状态，微波诱导聚乙二醇(PEG)置换出高岭石层间的DMSO，微波继续协同PEG作用，可以实现其对高岭石的剥片。同时提出了微波作用机理和微波条件下插层物对高岭石的剥片机理。采用X-射线衍射、FTIR光谱、TG-DTA、TEM等技术对插层复合物进行了表征。     

硼酸镁过饱和水溶液稀释和酸化过程中的Raman光谱

用纯水和恒沸点盐酸对六硼酸镁过饱和水溶液进行稀释和酸化,使用激光Raman光谱记录反应过程。对光谱峰进行归属。讨论了溶液中含硼量和pH值对硼氧配阴离子存在形式的影响,对多聚硼氧配阴离子在溶液中的存在形式及其相互作用机理进行了初步探讨。     

水合肼在高岭石层间插层行为的量子化学研究

水合肼以其碱性及吸附性受到越来越多的关注,同时它在粘土中的污染问题也越来越受到重视.本工作构建了高岭石团簇模型为Al6Si6O42H42并在B3LYP/6-31G(d,p),MP2/6-31G(d,p)//B3LYP/6-31G(d,p)和MP2/6-31++G(d,p)//B3LYP/6-31G(d,p)水平下对一水合肼以及二水合肼在高岭石层间的插层性质(如:优化构型、结构参数、结合能、电荷分布、振动光谱、静电势等)进行探究.计算表明,当一水合肼进入层间后,水分子和肼分子之间的相互作用发生了改变.即水与肼分子分别以氢键的形式插层于高岭石层间,且肼与高岭石之间的相互作用要强于肼与水之间的相互作用,同时插层位点多位于高岭石四面体层和八面体层的重叠区域内,这些都是水合肼易进入高岭石层间而难以脱去的重要因素.当二水合肼进入层间后,随着层间距的不断扩大,肼分子与高岭石铝氧层之间的相互作用仍强于肼分子与水分子间的作用.但当层间距超过1.05 nm时,水分子与肼分子之间的作用则强于肼分子与高岭石的作用,这也印证了若要将肼脱附,需将层间距增大以减弱肼分子与高岭石的作用,再用溶剂将其脱附的可行性.     

高岭石结构缺陷的 1H MAS NMR和Raman研究

The structure default of kaolinites was characterized with ¹H MAS NMR and Raman spectra. Although the HI indexes of Suzhou and Maoming kaolinite are similar, their ¹H MAS NMR and Raman spectra are very different. ¹H MAS NMR showed that the hydroxyl proton chemical shifts of Suzhou kaolinite are in the higher field and with larger different between the inner surface hydroxyls protons and inner hydroxyls proton chemical shifts than Maoming kaolinite. Raman spectra showed that the surface hydroxyls stretching vibration bands of Suzhou kaolinite are in the high frequency region, and the half height widths of the bands are 7.0～14 cm^-1. The area ratio S_z/(S_z+S_A), where S_Z and S_A are the areas of bands 3685 cm^-1 and 3695 cm^-1 respectively, is 0.23. But the surface hydroxyls stretching vibration bands of Maoming kaolinite are in the low frequency region, and the half height widths of the bands are 8.9～15.1 cm^-1. The area ratio S_z/(S_z+S_A) is 0.77. Those data proved that Suzhou kaolinite has lower structure default than Maoming kaolinite and ¹H MAS NMR and Raman spectra are effective method for study of kaolinite structure default.     

高岭石/苯甲酰胺插层复合物的热分解行为及脱嵌反应动力学

以高岭石/二甲基亚砜为前驱体,利用置换法制备了高岭石/苯甲酰胺插层复合物。XRD和FTIR分析表明苯甲酰胺进入高岭石层间并与其形成新的氢键。采用TG、DSC研究了插层复合物的热分解行为。结果表明复合物在加热过程中发生两步分解,第一步是插层复合物的分解,即插层剂分子于231℃发生脱嵌,第二步为高岭石脱羟基的过程。针对第一阶段的脱嵌反应,采用等转化率法改进后的迭代法、Malek法以及Dollimore法等动力学方法计算得到了完整的动力学三因子:活化能Ea=75.4kJ.mol-1,指前因子A的范围为4.9×1010~8.8×1010s-1,动力学方程为:G(α)=[1-(1-α)1-n]/(1-n),f(α)=(1-α)n。     

水分子在高岭石中插层行为的量子化学研究

采用密度泛函理论B3LYP方法,在B3LYP/6-31G(d)理论水平上,构建高岭石的层间团簇模型Si6Al6O42H42(层间距为0.844 0和1.000 0nm),并对高岭石层间及其与n(n=1～3)个水分子相互作用的团簇的各种性质进行研究,如优化的几何构型、电子密度、氢键、能量、NBO电荷分布、振动频率等.结果表明,随着水分子个数n(n=1～3)的增加,体系的能量逐渐降低.水分子通过多种类型的氢键插层于高岭石层间,其中水分子间的氢键强度最强,其次是水分子与铝氧层之间形成的氢键,再次是水分子与硅氧层之间的氢键;层间距随着插层分子的增多而增大,但高岭石层间的活性位点依然存在,且位置较插层前没有明显变化.     

Er2O3的光致发光光谱,吸收光谱和Raman光谱

在可见激光的激发下,Ｅｒ２Ｏ３粉晶样品的Ｒａｍａｎ光谱易受Ｅｒ＾３＋光致发光光谱的干扰。本文利用同一Ｒａｍａｎ光谱仪测得Ｅｒ２Ｏ３的高分辨可见光吸收光谱和激发光谱。     

嵌入化合物电极的电化学阻抗谱: 模型与理论模拟

建立了单个嵌入化合物颗粒、混合颗粒、厚度均匀多孔电极层以及非均匀、多层多孔电极层的理论模型,模拟得了了上述模型的相对应电化学阻抗谱（EIS）特征.结果表明,单个颗粒和混合颗粒表现出相似的阻抗谱特征,均由高频区域内与锂离子通过固体电解质相界面（SEI）膜过程相关的R_SEI‖C_SRI半圆,与电荷传递过程相关的R_ct‖C_dl半圆以及锂离子在固体颗粒内部的扩散相关的斜线三部分组成.对于非均匀、多层多孔嵌入电极而言,一个个新奇的现象就是在阻抗谱中会出现三个半圆,影响第三个半圆现现并形成的因素主要为电极中的颗粒尺寸分布以及电极层的厚度分布,也就是说电极片中出现不同尺寸分布的颗粒以及形成薄厚两种电极层的时候,容易导致阻抗谱中出现第三个半圆.     

Raman scattering study of highly fluorinated graphite

Raman spectra of highly fluorinated C_xF samples (1<x<2) prepared at room temperature and 515°C were measured. C_xF samples prepared at room temperature exhibited two Raman bands at 1593–1583 and 1555–1542 cm⁻¹. Graphite samples fluorinated at 515°C for 1 and 2 min also gave similar bands at 1581–1580 and 1550–1538 cm⁻¹. However, graphite samples fluorinated from 15 min to 10 h at 515°C no longer showed such spectra. The Raman peaks shifted to lower frequencies with increasing fluorine concentration in C_xF. This trend is due to the weakening of the C---C bonds of the graphene layers. Observation of both kinds of Raman bands suggests the coexistence of two highly fluorinated phases, C₂F and C₁F, in the samples. The process of formation of graphite fluoride is discussed on the basis of the Raman spectra of C_xF samples obtained at 515°C.     

MnCl2/DMSO溶液的拉曼光谱和理论计算

利用拉曼光谱研究了不同温度和浓度MnCl₂/DMSO溶液体系离子的溶剂化作用, 结果表明, 在0~0.8 mol/L浓度范围内, 随着浓度增加, Mn²⁺与DMSO的相互作用逐渐增强, S=O伸缩振动峰向低波数移动, S=O双键减弱; C—S伸缩振动峰向高波数移动, C—S键增强. 温度升高, S=O双键和C—S键伸缩振动峰均向相反的方向移动, 溶剂化作用减弱. 56 ℃以上, 单体DMSO迅速增加, 与Mn²⁺溶剂化作用的DMSO迅速减少, 二聚体DMSO减少缓慢, 温度对溶剂化作用的影响大于溶剂自身的缔合. 利用密度泛函理论对可能存在的溶剂化构型[Mn(DMSO)_n]²⁺进行了优化、 热力学性质及理论拉曼光谱计算, 从理论上证实了Mn²⁺与DMSO存在相互作用, 导致DMSO的S=O键拉伸和C—S键收缩, 与实验光谱结果一致.     

苯硫酚各种形态在金上的拉曼光谱研究

用Gaussian 98程序在B3LYP/6-311＋G**(C, H, S)水平上计算得到苯硫酚(TP)的一套校正因子, 对苯硫酚各频率进行了势能分布(PEDs)分析, 并对各振动模式进行了详细的指认. 同时, 在B3LYP/6-311＋G**(C, H, S)/LANL2DZ(Au)水平上优化得到苯硫酚的各种形态与金结合, 即C₆H₅SH-Au, C₆H₅SAu, C₆H₅S^－-Au的平衡构型, 且在此基础上得到了C₆H₅SH-Au, C₆H₅SAu, C₆H₅S^－-Au三种形态的计算拉曼谱图. 其中苯硫酚金盐(C₆H₅SAu)的拉曼谱图与实验得到的苯硫酚在金溶胶中的谱图是一致的, 由此很好地证明了TP与金形成苯硫酚金盐.     

阴离子对水的羟基伸缩振动拉曼光谱的影响

通过比较纯水、NaX(X=F, Cl, Br, I)、Na2S、NaOH、NaNO3、Na2CO3、Na2SO4溶液的羟基伸缩振动拉曼光谱, 发现所研究的阴离子对水的结构都有破坏作用. 通过比较阴离子对水的羟基伸缩振动拉曼光谱的影响, 可将所研究的阴离子分为两类, 一类阴离子有F−、OH−、S2−、CO32−, 另一类阴离子有Cl−、Br−、I−、NO3−和SO42−. 它们的主要区别在于对羟基伸缩振动拉曼光谱3600 cm−1、2900−3100 cm−1处影响不同, 产生这些区别的原因在于阴离子与水分子之间氢键的强弱. 阴离子对水的羟基伸缩振动拉曼光谱的影响因素有离子半径、离子电荷和离子结构, 它们的影响程度为离子结构>离子电荷>离子半径.     

偏磷酸钙玻璃制备过程结构变化的拉曼光谱分析

为了探究偏磷酸钙玻璃制备过程的结构变化,采集了Ca(H2PO4)2·H2O经300～1050℃热处理后样品的拉曼光谱。对拉曼谱带的振动模式进行了指认,并利用拉曼谱峰波数计算了主链上的P-O键长。结果表明,随热处理温度升高,Ca(H2PO4)2·H2O依次发生失去结晶水、失去结构水、生成焦磷酸钙、生成偏磷酸钙、偏磷酸钙同质异构转变、融化等物理化学变化。高温处理的样品易观察到磷酸盐骨架的变角转动光谱。整个过程中,主链上P-O键键长增大,焦磷酸钙的P-O键长为0.1622nm,偏磷酸钙玻璃的P-O键长为0.1643nm。β-Ca2P2O7向γ-Ca(PO3)2和β-Ca(PO3)2相变过程中,侧链上P-O键键长减小。Ca(PO3)2同质异构相变过程中,侧链上P-O键长几乎不变。     

Mg-Fe-HTlc/高岭土悬浮体流变性研究

研究了Mg-Fe类水滑石(HTlc)/高岭土(kaolinite)悬浮体的质量比(R)对其流变性和触变性的影响, 发现控制剪切速率(D)得到的屈服应力(τ_y)和控制剪切应力(τ)得到的临界剪切应力(τ_c)皆随R的增大先降低后升高. 小幅振荡剪切实验发现随R的增大, 体系由正触变性转化为复合触变性, 其中用小幅振荡剪切法在线性粘弹区发现复合触变性体系还是首次. 恒剪切速率(D_L)实验发现了震荡现象, 即粘度随时间发生周期性升高和降低的变化. 震荡现象与D_L和R有关, 较高的D_L和R可使震荡现象消失. 测定粘度随时间变化时采用的低剪切速率(D_L)影响体系的触变性类型. 根据HTlc和kaolinite粒子间的相互作用对实验结果的机理进行了探讨.     

Raman Spectra of 1,2,4-Triazole-3-carboxylate Solution

Raman spectra of 1,2,4-triazole-3-carboxylate (TC^- anion) and its ring-deprotonated derivative (dpTC^2- dianion) in aqueous solutions were measured respectively. The density functional theory calculations were performed using MN15 functional and PCM solvent model to investigate their structures, as well as the vibrational frequencies and Raman intensities. With the aid of the calculated spectra, all the observed Raman bands of dpTC^2- were clearly assigned, with taking into account the deuteration shifts. Moreover, various protonic tautomers of TC^- anion were compared in the present theoretical calculations, and 2H-tautomer was found more stable. The experimental Raman spectrum of TC^- solution was roughly consistent with the calculated spectrum of the monomeric 2H-tautomer of TC^-, but some splits existed for a few bands when compared to the calculated spectra, which might be contributed by the hydrogen-bonding dimers of TC^-.     

2,4-二硫代尿嘧啶的紫外吸收光谱和共振拉曼光谱

硫代嘧啶碱基是光动力疗法潜在的重要光敏剂,其最低单重激发态的光物理研究已有广泛报道。然而,其较高激发态的跃迁性质和反应动力学研究较为稀少。因此,本文采用共振拉曼光谱和密度泛函理论计算方法研究2,4-二硫代尿嘧啶的紫外光谱和几个较高单重激发态的短时结构动力学。首先,基于共振拉曼光谱强度与电子吸收带振子强度f的关系,将紫外光谱去卷积成四个吸收带,分别为358 nm(f=0.0336)中等强度吸收带(A带),338 nm(f=0.1491)、301 nm(f=0.1795)和278 nm(f=0.3532)强而宽的吸收带(B、C和D带)。这一结果既吻合密度泛函理论计算结果,又符合共振拉曼光谱强度模式对紫外光谱带的预期。据此,去卷积得到的四个吸收带被分别指认为S0→S2跃迁、S0→S6跃迁、S0→S7跃迁和S_0→S_8跃迁。同时,分别对B,C和D带共振拉曼光谱进行了详细的指认,获得了短时动力学信息。结果表明,S_8态短时动力学的显著特征是在Franck-Condon区域或附近发生了S8(ππ~*)/S(nπ~*)势能面交叉引发的、伴随超快结构扭转的非绝热过程。S7和S6态短时动力学的主要特征是反应坐标的多维性,它们分别沿C_5C_6/C_2S_8/C_4S_(10)/N_2C_3+C_4N_3H_9/N_1C_2N_3/C_2N_1C_6/C_6N_1H_7/C_5C_6H_(12)和C_5C_6/N_3C_2/C_4S_(10)/C_2S_8+C_6N_1H_7/C_5C_6H_(12)/C_5C_6N_1/C_5C_6H_(12)/C_2N_1C_6/N_1C_2N_3/C_4N_3H_9/N_1C_2N_3等内坐标演化。